3.4 Equipo de transporte de fluidos

Bomba
y
ventiladores:
Las
bombas
y
ventiladores convierten la energía mecánica
procedente de cualquier fuente, en energía de
presión o de velocidad, que es adquirida por el
fluido.

La eficiencia de una bomba es la relación entre
la energía suministrada por el motor, el
aumento de energía de presión y/o de velocidad
que ha experimentado el fluido.

Las bombas son de gran importancia en el
transporte de fluidos, debido a su capacidad de
producir vacío, con lo cual se puede empujar el
fluido hacia donde se desee transportar.
Transporte y bombeo de fluido


Cuando se transportan fluidos es necesario
suministrar energía para vencer las perdidas
por rozamiento.
Para elegir una bomba hay que considerar:
 La presión o altura piezométrica necesitada
 Flujo volumétrico
 Propiedades físicas del fluido: viscosidad,
sólidos en suspensión, densidad, etc.
 Funcionamiento intermitente o continuo.
 Consideraciones higiénicas.
 Susceptibilidad del producto a los daños por
cizalla.
Tipos de bombas generales de
bombas

Bombas de desplazamiento positivo o
volumétricas

Bombas dinámicas ó centrifugas
Tipos de bombas generales de
bombas

Bombas de desplazamiento positivo o
volumétricas

Bombas dinámicas ó centrifugas
Bombas de desplazamiento positivo o
volumétricas




El volumen de flujo entregado es en gran
medida independiente de la presión de
descarga.
En ellas se introduce el fluido dentro de la
bomba y luego se expulsa.
Desarrollan alturas de presión elevada, pero
no resisten ningún tipo de bloqueo del sistema
de descarga.
La tasa de flujo volumétrico puede cambiarse
alterando la velocidad de la bomba.
Bombas de desplazamiento positivo o
volumétricas

. Los tipos mas frecuentes son:




Bombas
Bombas
Bombas
Bombas
de
de
de
de
émbolo alternativo ó de pistón
engranes.
diafragma.
paletas.
Bombas de émbolo
Durante la carrera de descenso del pistón, se abre la válvula de admisión
accionada por el vacío creado por el propio pistón, mientras la válvula de
descarga esta cerrada, de esta forma se llena de líquido. Luego, cuando el pistón
sube, el incremento de presión cierra la válvula de admisión y empuja la de
escape, abriéndola, con lo que se produce la descarga. La repetición de este ciclo
de trabajo produce un bombeo pulsante a presiones que pueden ser muy grandes.
No sirven si hay sólidos en suspensión.
Bombas de embolo o pistón
Requieren válvulas tanto para la succión
como para la descarga de la bomba.
 Tienden
a ser caras y precisan de
mantenimiento frecuente.

Bombas de engranes
Pueden utilizarse para manejar material partículado en
condiciones de pequeña cizalla cuando se opera a bajas
velocidades
Son utilices para líquidos
viscosos que puedan contener en
ocasiones sólidos en suspensión,
y pueden generar altas presiones.
Bombas de engranes

Se fuerza la transferencia mediante
engranes rotatorios, lóbulos, tornillos sin
fin.

No necesitan válvulas para funcionar.

Son menos eficaces con fluidos pocos
viscosos,
en
cuyo
caso
aparecen
deslizamientos o pérdidas.
Bombas de diafragma

El elemento de bombeo en este caso es un diafragma
flexible, colocado dentro de un cuerpo cerrado que se
acciona desde el exterior, hace aumentar y disminuir el
volumen debajo del diafragma, observe que un par de
válvulas convenientemente colocadas a la entrada y la salida
fuerzan el líquido a circular en la dirección de bombeo.

Como en las bombas de diafragma no hay piezas
fricionantes, ellas encuentran aplicación en el bombeo de
líquidos contaminados con sólidos, tal como los lodos, aguas
negras y similares
Bombas de paletas
Bombas de desplazamiento positivo
Generalidades

Tienden a ser más caras y precisan de
mantenimiento frecuente, en particular en
el caso de las bombas de pistón.

Se dañan por bombeo a una descarga
cerrada, en consecuencia, se requiere
algún tipo de salida de emergencia.

Son adecuadas
presiones.
para
producir
altas
Bombas dinámicas

BOMBAS CENTRIFUGAS. Son aquellas en
que el fluido ingresa a ésta por el eje y sale
siguiendo una trayectoria periférica por la
tangente.

BOMBAS
PERIFÉRICAS.
Son
también
conocidas como bombas tipo turbina, de
vértice ó regenerativas, en este tipo se
producen remolinos en el líquido por medio de
los alabes a velocidades muy altas, dentro del
canal anular donde gira el impulsor.
Bombas centrifugas
Las bombas centrífugas por su modo de operar , solo pueden generar
presiones de salida limitadas, está claro, la presión la genera la fuerza
centrífuga, por lo que su máximo valor dependerá de esta, la que a su vez
depende de la velocidad de giro y del diámetro del impelente, de manera
que a mayor velocidad y diámetro, mayor presión final.
Como la velocidad de giro y el diámetro del impelente no pueden
aumentarse indefinidamente sin que peligre su integridad física, entonces
estas bombas, no pueden generar presiones muy altas como lo hacen las
de desplazamiento positivo.
Bombas centrifugas




Son muy usadas, en particular cuando se
necesitan tasas de flujo muy altas y presiones
bajas.
Son adecuadas para fluidos de baja viscosidad
y su eficiencia disminuye cuando la viscosidad
se hace demasiado alta.
El
flujo
volumétrico
es
inversamente
proporcional a la presión (a la altura Piezo.).
La máxima altura desarrollada aparece cuando
no hay flujo, es decir, cuando se bombea
frente a una descarga cerrada. Esto no causa
daño a la bomba.
Bombas centrifugas (continuación)

Las bombas centrífugas son más baratas que
las de presión positiva, más sencillas en su
construcción y muy fiables.

Así surgen las bombas centrífugas que
fundamentalmente son máquinas de gran
velocidad en comparación con las de
movimiento alternativo, rotativas o de
desplazamiento. Funciona a altas velocidades,
acopladas
directamente
al
motor
de
accionamiento, con lo que consigue que las
pérdidas por transmisión sean mínimas.
Bombas centrifugas, conexión entre
bombas
En paralelo
En serie
Características de las bombas
Cuando dos bombas similares se conectan
en
serie,
desarrollan
una
altura
piezométrica aproximadamente igual a la
suma de las alturas individuales, pero la
tasa de flujo sería similar a la de única
bomba.
 Si se conectan en paralelo, la tasa de flujo
sería el doble de la una única bomba, pero
la altura desarrollada sería la misma.

Lewis, Propiedades físicas de los alimentos y de los sistemas de procesado
Bombas de hélice

Las bombas de hélice se comportan en principio igual que las
centrífugas, con la diferencia de que las presiones de trabajo
son
menores.
En el esquema de la derecha (figura 11) se muestra un
esquema simplificado de una bomba de hélice, o bombas
axiales.
La hélice al girar empuja el líquido hacia la salida.
Estas bombas encuentran aplicación en aquellas situaciones
en las cuales la bomba está sumergida, o por debajo del nivel
del líquido a bombear y donde se necesiten grandes caudales
de bombeo a bajas presiones.
http://www.sabelotodo.org/aparatos/bombasimpulsion.html
Características generales de las bombas




La mayoría de las bombas de presión positiva,
son autocebantes y se llenan de líquido cuando
se conectan.
Las bombas centrífugas no necesitan llenarse con
líquido antes de actuar.
Es preferible instalar las bombas a nivel del suelo
o por debajo del nivel del líquido que está siendo
bombeado.
Puede ser necesario un abastecimiento especial
para cebar las bombas para hacer ascender un
líquido situado por debajo del nivel de la bomba.
1, v1
2, v2, Z2
Cavitación




Se debe evitar un fenómeno conocido como
cavitación.
Ocurre cuando burbujas de gas o vapor presente
en el líquido colapsan en la región de alta presión
de alta presión de la bomba.
Esto origina desgaste y daños mecánicos en las
aspas.
Se reconoce a menudo por el traqueo, la
vibración y ruido excesivo provenientes de la
bomba.

Aparecen burbujas por dos razones principales:



Si la presión del líquido puede estar por debajo de la
presión atmosférica y puede ser aspirado aire a través
de junturas defectuosas.
Cuando el liquido se encuentra en su temperatura de
ebullición por lo que puede formar burbujas de vapor.
Esta situación es mayor con fluidos calientes y
disolventes orgánicos.
La presencia de aire en las bombas centrifugas
no sólo reducen el flujo sino que también airea
el producto.
Los factores que afectan a la presión en
la bomba
Ecuación de bernouilli
 a, v a
Si va=0, Za=0 y H=0, tenemos:
=
b, vb, Zb
+
-
-

La presión local Pb a la entrada de la
bomba, o en cualquier lugar a lo largo de
la zona de succión no sea menor de la
presión de vapor saturado del líquido a la
temperatura de operación.




El tanque de alimentación esta a baja presión.
Za es negativa (es decir la bomba está por
encima del nivel del líquido).
La velocidad del flujo es muy alta.
Las perdidas por rozamiento son elevadas.
Cálculos de bombas

Potencia hidráulica (W) = presión (P) x
caudal (Q) x 100/ el rendimiento total
Caudal de la bomba

Para calcular el caudal (Q), velocidad de
giro de la bomba (n) y el volumen (v)
puede ser expresado:
RENDIMIENTO-EFICIENCIAS



En una bomba centrífuga el impulsor genera toda la carga.
El resto de las partes no ayudan a aumentarla, sino que
producen pérdidas inevitables, tanto hidráulicas como
mecánicas.
Todas las pérdidas que se originan entre los puntos donde
se mide la presión de succión y descarga, constituyen las
pérdidas hidráulicas.
Estas incluyen pérdidas por fricción a lo largo de la
trayectoria del líquido desde la bridas de succión hasta la de
descargas; pérdidas debidas a cambio brusco, tanto en área
como en dirección de flujo; y todas las pérdidas debidas a
remolinos, cualquiera que sea su causa.

Las pérdidas mecánicas incluyen pérdidas
de potencia en y la fricción en el disco. La
última pérdida es de tipo hidráulico, pero
se agrupa con las pérdidas mecánicas
puesto que se produce fuera del flujo a
través de la bomba y no ocasionas una
pérdida de carga.
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE
LAS BOMBAS

Generalmente
las
bombas
centrifugas
se
seleccionan para una capacidad y carga total
determinadas cuando operen a su velocidad
especificada. Estas características se conocen
como condiciones especificadas de servicio y, con
pocas excepciones, representan las condiciones
en las que la bomba operará la mayor parte del
tiempo. La eficiencia de la bomba deberá ser la
máxima para estas condiciones de servicio, y así
se seleccionan las bombas siempre que es
posible.

Se requiere que las bombas operen capacidades y cargas que
difieren considerablemente de las condiciones especificadas. Son un
ejemplo las aplicaciones para servicios de centrales de fuerza a
vapor, en las que las bombas de alimentación de la caldera, de
condensado y drenaje de calentadores pueden sujetarse a descargar
a la caldera un flujo que puede variar de la capacidad total a cero,
dependiendo de la carga que tiene en el momento el
turbogenerador. Las bombas de circulación de condensado están
sujetas a variaciones algo menores, pero, sin embargo, estas
bombas pueden operar contra cargas totales muy variables y, por lo
tanto, a distintas capacidades. Las bombas de servicio general en
una gran variedad de aplicaciones también pueden sujetarse a
operaciones con flujos muy variables.
CEBADO

Las bombas centrifugas casi nunca deben
arrancarse sino hasta que están bien cebadas, es
decir, hasta que se han Llenado con el liquido
bombeado y se ha escapado todo el aire. Las
excepciones son las bombas autocebantes y
algunas
instalaciones
especiales
de
gran
capacidad y baja carga y baja velocidad en las
que no es práctico cebar antes de arrancar y el
cebado es casi simultáneo con la arrancada.
CALENTAMIENTO


Las bombas que manejan líquidos calientes deberán
mantenerse aproximadamente a la temperatura de
operación cuando están inactivas. Un pequeño flujo
constante a través de la bomba será suficiente para
lograrlo. Hay muchas disposiciones disponibles para este
procedimiento de calentamiento.
En algunos casos, el flujo va de la succión abierta, por la
bomba, y sale por una válvula de calentamiento en el lado
de la bomba de la válvula de descarga. Los drenajes de la
válvula se regresan al ciclo de bombeo en un punto de
presión mas baja que la de succión de la bomba.
Descargar

transporte de fluidos